Para o enquadramento nas definições de horizonte com cimentação forte, tipo duripã, ou fraca, tipo fragipã, os materiais cimentados devem, em princípio, ser submetidos aos testes de imersão em água, ácido ou base, de modo que se possa verificar se as reações dos materiais nos testes de imersão conferem com as características requeridas nas suas respectivas definições. Visando este propósito, amostras selecionadas foram submetidas aos testes laboratoriais de imersão em ácido e base, complementando os resultados dos testes de imersão em água realizados no campo.
Com base nos resultados dos testes, os materiais foram individualizados em duas classes gerais de cimentação, isto é, (a) a cimentação fraca e (b) a cimentação forte (Quadro 5.8).
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Quadro 5.8 - Estimativas do volume de material esboroado nos testes de imersão em água,
ácido e base em amostras selecionadas de horizontes cimentados
Testes de imersão com materiais de 2 a 5 cm de diâmetro Ácido (HCl)(2) Base (NaOH)(2) Água(1) 1N 3N 6N 1M 4M Amostra Textura --- Volume esboroado em g kg-1 --- Classe de cimentação P4 - Btx1 argilo- arenosa ± 500 ± 500 - - > 500 - fraca(*) P4 - Btx2 argila > 500 > 500 - - > 500 - fraca P11-Btx2 argila > 500 > 500 - - > 500 - fraca P11-Btx3 argila > 500 > 500 - - > 700 - fraca P11-Btx4 argila 1000 1000 - - 1000 - fraca P12-Bm1 franco- siltosa < 50 < 50 > 900 1000 >900 - forte P12-Bm2 franco- siltosa < 50 < 50 1000 1000 < 300 > 500 forte P13-Bm franca < 100 < 500 1000 1000 > 500 1000 forte P14-Bm areia- franca < 50 < 500 1000 1000 1000 - forte P15-Bm areia- franca < 50 < 50 < 500 < 500 > 800 > 800 forte P17-Bm1 areia- franca < 50 < 50 - - < 200 1000 forte (1)Testes realizados no campo com duração de 4 a 8 horas. (2)Testes realizados no laboratório com duração de 10
dias. (*)Material com cimentação fraca por apresentar propriedades frágicas em mais da metade do volume.
Os materiais enquadrados na classe de cimentação fraca esboroam-se totalmente ou em mais da metade do volume em água, HCl 1N, assim como em NaOH 1M, conforme critérios estabelecidos em UNITED STATES (1999) e EMBRAPA (1999) (Figura 5.4). Entretanto, considerou-se também nesta classe materiais que apresentaram um percentual de esboroamento em torno da metade do volume, mas com propriedades frágicas predominando na maior parte do material, como foi o caso da amostra do horizonte P4-Btx1 (Quadro 5.8). Este horizonte, em condições de campo, já indicava possuir características próximas daquelas de horizontes com cimentação forte. Como regra de decisão, utilizou-se do conceito de propriedades frágicas para situá-lo na classe de cimentação fraca, uma vez que pelo volume de material esboroado não foi possível definir a classe de cimentação.
As amostras de horizontes com cimentação forte, por outro lado, mostraram-se estáveis ou esboroaram-se em menos da metade do volume em água ou HCl 1N, mas esboroaram-se totalmente ou em mais da metade do volume em solução concentrada de NaOH 1M e/ou 4M (Figura 5.4).
66 Inferiu-se que a solução alcalina foi efetiva no esboroamento dos horizontes com cimentação forte em função da sua capacidade de dissolver agentes cimentantes (amorfos) da fase mineral e possíveis agentes cimentantes relacionados com complexos orgânicos. Conforme STEVENSON (1994), acredita-se que o ataque alcalino quebra as ligações entre as frações orgânicas e minerais, desestabilizando as cimentações. A extração de ácidos orgânicos (cor escura) e a desestabilização das cimentações podem ser vistos na figura 5.4.
Figura 5.4 - Amostras de horizonte com cimentação fraca (P11-Btx4) e forte (P12-Bm1)
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Tipos de cimentação forte
Os resultados indicaram que diante das soluções ácidas e básicas existem variações em, pelo menos, três tipos de reação das cimentações fortes (Quadro 5.8). Estas variações foram categorizadas como do tipo I, II e III, conforme características discriminadas em seguida.
A cimentação forte tipo I ocorreu nos materiais cujo esboroamento foi nulo ou praticamente nulo (menos de 100 g/kg) nos testes de imersão em solução ácida (HCl 1N), mas foi efetivo em mais da metade do volume em solução básica (NaOH 1M). Como exemplo, tem- se a amostra P12-Bm1 (Quadro 5.8).
A cimentação forte tipo II caracterizou-se pelo esboroamento nulo ou praticamente nulo (menos de 100 g/kg), quando os materiais cimentados foram imersos em solução de HCl 1N e/ou NaOH 1M. Somente ocorreu esboroamento efetivo, em mais da metade do volume, na imersão em solução básica muito concentrada (NaOH 4M). Como exemplo, tem-se a amostra P12-Bm2 (Quadro 5.8).
Já a cimentação forte tipo III caracterizou-se pelo comportamento intermediário entre as cimentações tipo I e II. Neste caso os materiais esboroaram-se de forma significativa, mas em menos da metade do volume, em solução de HCl 1N. Por outro lado, o esboroamento foi efetivo, na maior parte do volume, em solução de NaOH 1M e/ou 4M. Como exemplo, tem-se a amostra P14-Bm (Quadro 5.8).
É importante destacar que numa mesma seqüência vertical de horizontes cimentados ou dentro de um mesmo horizonte os materiais mostraram variação quanto ao grau de cimentação forte. Outro ponto verificado foi o esboroamento de materiais com cimentação forte, não apenas em soluções básicas, mas também em soluções ácidas muito concentradas (HCl 3N ou 6N) (Quadro 5.8).
Caracterização do material esboroado
Nos testes de imersão em ácido ou base (Quadro 5.8), os resultados indicaram apenas uma estimativa do volume de material esboroado. Para se conhecer com mais detalhes o efeito das soluções ácidas e/ou básicas nos materiais cimentados, foram desenvolvidas avaliações quantitativas nos materiais esboroados, considerando as seguintes classes de tamanho: 0 - 2 mm; 2 - 4 mm; 4 - 6 mm; e > 6 mm. As avaliações foram centralizadas nas amostras imersas nas soluções de HCl 1N e NaOH 1M ou 4M, que são referenciais utilizados para diferenciar as cimentações fracas das fortes.
Os horizontes da classe de cimentação fraca, tipo fragipã, esboroaram-se em fragmentos com tamanho predominantemente inferiores a 6 mm (Figura 5.5A), seja em soluções ácidas ou básicas. Entretanto, quando estes materiais apresentaram maior grau de desenvolvimento,
68 tendendo para as cimentações fortes, o esboroamento ocorreu em fragmentos com tamanho dominantemente maiores que 6 mm (Figura 5.5B).
A B
Figura 5.5 - Classes de tamanho de materiais esboroados em soluções ácidas
e básicas. A: horizonte com cimentação fraca em condições normais; B: horizonte com cimentação fraca, próxima do grau forte.
Por sua vez, amostras de horizontes da classe de cimentação forte (Bm) quando imersas em soluções básicas, esboroaram-se em fragmentos com tamanhos diversos, provavelmente em reflexo aos diferentes graus de cimentação destes materiais.
Em solução básica de NaOH 1M, os horizontes com cimentação forte, tipo I, esboroaram- se em fragmentos com tamanho predominantemente inferiores a 2 mm na maior parte do volume. Ao contrário, em soluções ácidas (HCl 1N), permanecem estáveis em mais de 900 g/kg (Figura 5.6 A). Horizontes com cimentação forte, tipo II, permaneceram praticamente estáveis em solução básica de NaOH 1M, mas desestabilizam-se na imersão em solução alcalina muito concentrada de NaOH 4M. Neste caso, a maior parte do volume esboroado reduziu-se a fragmentos com tamanho inferior a 2 mm (Figura 5.6 B).
Horizontes com cimentação forte, tipo III, após imersão em solução básica de NaOH 1M, esboroaram-se em fragmentos menores que 6 mm em menos da metade do volume. Por outro lado, esboroaram-se em mais da metade do volume em fragmentos menores que 2 mm, quando foram imersos em solução básica muito concentrada (NaOH 4M) (Figura 5.7). Em solução ácida de HCl 1N, os materiais com tamanho maior que 6 mm permanecem estáveis durante 10 dias.
0 200 400 600 800 1000 Esboroamento (g/kg) 0-2 2-4 4-6 >6 Classes (m m ) P11 - Btx4 HCl 1N NaOH 1M 0 200 400 600 800 1000 Esboroamento (g/kg) 0-2 2-4 4-6 >6 Classes (m m ) P11 - Btx2 HCl 1N NaOH 1M
69 Em geral, todo material esboroado pela ação das soluções ácidas ou básicas resultou em fragmentos inferiores a 6 mm. Entretanto, observaram-se casos, como no da amostra P13-Bm, em que os fragmentos esboroados (ou fraturados) apresentaram tamanhos maiores que 6 mm.
A B
Figura 5.6 - Classes de tamanho de materiais esboroados em soluções ácidas e
básicas. A: horizonte com cimentação forte, tipo I; e B: horizonte com cimentação forte, tipo II.
Figura 5.7 - Classes de tamanho de materiais esboroados
em soluções ácidas e básicas. Horizonte com cimentação forte, tipo III.
0 200 400 600 800 1000 E s b o ro a me n to ( g /kg ) 0-2 2-4 4-6 >6 Classes (m m ) P12 - Bm 1 HCl 1N NaOH 1M 0 200 400 600 800 1000 E s bo ro a m e n to (g /k g) 0-2 2-4 4-6 >6 Classes (m m ) P12 - Bm 2 HCl 1N NaOH 1M NaOH 4M 0 200 400 600 800 E s bo ro a m e n to (g/ k g ) 0-2 2-4 4-6 >6 Classes (m m ) P13 - Bm HCl 1N NaOH 1M NaOH 4M
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Horizontes cimentados e suas relações com classes texturais
No ambiente das suaves depressões dos tabuleiros costeiros verificou-se que os horizontes da classe de cimentação fraca, tipo fragipã, foram desenvolvidos em materiais com texturas diversas, desde a faixa arenosa até a argilosa ou até mesmo em materiais muito argilosos, conforme observações de JACOMINE (1974). Por outro lado, os horizontes da classe de cimentação forte, tipo Bm, foram verificados em materiais com variações texturais muito menores, na faixa de arenosa a média, com teores de argila inferiores a 200 g/kg (Figura 5.8).
Forte Forte
Cimentação
Fraca Fraca Fraca Fraca
0 100 200 >300 Teor de argila (g/Kg)
Figura 5.8 - Observações sobre classes de cimentação e
suas relações com teores da fração argila.
Ao longo de uma seqüência vertical de horizontes, quando ocorrem variações substanciais nos teores de argila e nos graus de cimentação, observou-se que as cimentações fortes localizam-se na zona do perfil onde os teores de argila situam-se abaixo do limite de 200 g/kg (Figura 5.8). Ressalta-se que entre os solos estudados, em nenhum caso verificou-se acúmulo de argila nas zonas de formação dos horizontes com cimentação forte (Bm) em quantidade suficiente para caracterização de horizonte B textural. Um exemplo típico desta situação observa-se na figura 5.9.
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Figura 5.9 - Variação do conteúdo da fração-argila em um
perfil de Argissolo Acinzentado (P13) apresentando horizontes com cimentação forte (Bm) e fraca (Btx).
VARIAÇÕES DE CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS E FÍSICAS EM